การสำรวจดาวอังคารใหญ่ของนาซา ของยานสำรวจ "เพอร์เซเวียแรนซ์" ที่รอนแรม 7 เดือนในอวกาศ และ 7 นาทีสุดระทึกในการฝ่าชั้นบรรยากาศไปให้ถึงพื้น เพื่อสำรวจหาหลักฐานสิ่งมีชีวิตและเก็บตัวอย่างรอกลับโลก
ถ้าให้พูดถึงการสำรวจดาวเคราะห์ในระบบสุริยะ เป้าหมายหลักของมวลมนุษยชาติคงหนีไม่พ้นการสำรวจดาวอังคาร ดาวเคราะห์สีแดงเพื่อนบ้านที่ใกล้โลกมากที่สุด หนึ่งในดาวที่คาดว่าจะมีสิ่งมีชีวิตโบราณให้เราได้ศึกษาค้นคว้า เพื่อหาถึงจุดกำเนิดของสิ่งมีชีวิต ดังนั้น ในการสำรวจของปี 2020 องค์การบริหารการบินและอวกาศแห่งชาติของสหรัฐ หรือ นาซา (NASA) ได้ส่งยานสำรวจที่ถือเป็นเทคโนโลยีหุ่นยนต์สำรวจตัวล่าสุดไปสำรวจบนพื้นผิวดาวอังคาร นั่นคือ ยานสำรวจ มาร์ส เพอร์เซเวียแรนซ์ โรเวอร์ (Perseverance Mars Rover) ที่เดินทางออกจากโลกนี้ไปเมื่อราว 7 เดือนก่อน มุ่งหน้าสู่ดาวเคราะห์สีแดง ในการเดินทางที่สุดทึ่งเพื่อนำยานไปลงจอดถึงพื้นผิวกลางดาวอังคาร
เพอร์เซเวียแรนซ์ โรเวอร์ ไปทำอะไรบนดาวอังคาร
...
ยานหุ่นยนต์สำรวจ เพอร์เซเวียแรนซ์ โรเวอร์ ถูกมอบหมายให้ทำภารกิจ ค้นหาหลักฐานของสิ่งมีชีวิตยุคโบราณบนดาวอังคารพวกแบคทีเรียขนาดเล็ก โดยการนี้ ยานสำรวจจะเก็บตัวอย่างดินและหินบนดาวอังคารด้วยเครื่องมือที่ทันสมัยมากมายที่ติดไปกับยาน โดยเฉพาะหัวเจาะที่สามารถเจาะลงไปในพื้นผิวดาวอังคาร แล้วเก็บตัวอย่างดินและหินใส่กระบอกเหล็ก เพื่อรอการเก็บกลับมายังโลก โดยยานที่จะเดินทางมาในอนาคต รวมทั้งการทดลองทางเทคโนโลยีอีกมากมาย ที่จะช่วยสร้างแนวทางการสำรวจครั้งต่อไป รวมถึงการทดลองใหม่ อย่างการทดสอบผลิตออกซิเจนในสภาพบรรยากาศของดาวอังคาร
นอกจากส่งตัวโรเวอร์เดินทางไปสำรวจพื้นผิวแล้ว เพอร์เซเวียแรนซ์ ยังได้มีการติดตั้งเพื่อนร่วมเดินทาง เป็นอากาศยานสำรวจแบบ มาร์ส เฮลิคอปเตอร์ ที่จะเป็นการทดสอบการบินอากาศยานบนดาวเคราะห์สีแดงแห่ง สำหรับ เพอร์เซเวียแรนซ์ มีระยะเวลาปฏิบัติงานบนดาวอังคาร ประมาณ 1 ปีบนดาวอังคาร หรือ ราวๆ 687 วัน ทั้งนี้ ยาน เพอร์เซเวียแรนซ์ มีตัวสร้างพลังงานเป็นเตาปฏิกรณ์รังสีติดไปเพื่อสร้างพลังงานให้กับยานโรเวอร์ทั้งระบบขับเคลื่อน และอุปกรณ์ทดลอง และเซนเซอร์ตรวจจับต่างๆ
มรดกทางเทคโนโลยี สู่นวัตกรรมทางวิทยาศาสตร์ยุค 2020
การเดินทางสู่ดาวอังคาร นาซาได้ใช้เทคโนโลยีที่คิดขึ้นมาแล้วประสบความสำเร็จจากการนำยานสำรวจคิวริออซิตี้ โรเวอร์ (Curiosity Rover) ทั้งการฝ่าเข้าสู่ชั้นบรรยากาศและการลงจอด แต่ในครั้งนี้ มีการพัฒนาระบบที่เรียกว่า ระบบนำทางฝ่าเข้าชั้นบรรยากาศ ขั้นตอนการลดความเร็วและความสูง และระบบลงจอด โดยจะมีการใช้ร่มชูชีพขนาดใหญ่ เพื่อลดความเร็วตัวลงจอด และการนำเอานวัตกรรม สกายเครน มาใช้นำส่งยานเพอร์เซเวียแรนซ์ ลงสู่พื้นดินอย่างนิ่มนวลในขั้นตอนสุดท้าย
วิธีการดังกล่าวเหมาะที่สุดสำหรับการนำส่งวัตถุที่มีน้ำหนักมาก อย่างตัวโรเวอร์ไปยังพื้นที่ที่เหมาะสมมากที่สุด ในพื้นที่ลงจอดที่แม่นยำกว่าที่เป็นไปได้ Mars Perseverance 2020 ก้าวไปอีกขั้นจาก ยานสำรวจคิวริออซิตี้ โรเวอร์ (Curiosity Rover) ที่ส่งไปดาวอังคารก่อนหน้านี้ โดยได้เพิ่มเทคโนโลยีการเข้าออกและลงจอด (EDL) ใหม่ เช่น Terrain-Relative Navigation (TRN) ระบบนำทางที่ซับซ้อนนี้ช่วยให้รถโรเวอร์ตรวจจับ และหลีกเลี่ยงภูมิประเทศที่เป็นอันตรายได้โดยการเบี่ยงเบนไปรอบๆ ในระหว่างที่มันเคลื่อนตัวผ่านชั้นบรรยากาศของดาวอังคาร ไมโครโฟนช่วยให้วิศวกรวิเคราะห์การเข้า-ออก และลงจอดได้ นอกจากนี้ ยังอาจจับเสียงของรถโรเวอร์ในที่ทำงาน ซึ่งจะช่วยให้วิศวกรทราบเบาะแสเกี่ยวกับสุขภาพและการปฏิบัติงานของรถโรเวอร์อีกด้วย
...
เพอร์เซเวียแรนซ์ ไปลงตรงไหน และลงแตะพื้นผิวดาวอังคารยังไง
นาซาได้เลือกจุดที่ใช้ในการลงจอดยานสำรวจเพอร์เซเวียแรนซ์ โรเวอร์ คือ พื้นที่เรียกว่า ปล่องภูเขาไฟเจเซโร่ (Jezero Crater) ที่จะใช้เป็นจุดในการลงจอด กว้าง 28 ไมล์ (45 กิโลเมตร) ตั้งอยู่บนขอบด้านตะวันตกของ Isidis Planitia ซึ่งเป็นแอ่งกระแทกขนาดยักษ์ทางเหนือ ของเส้นศูนย์สูตรดาวอังคาร นักวิทยาศาสตร์ระบุว่าเมื่อ 3.5 พันล้านปีก่อน ปล่องภูเขาไฟจุดนี้มีสามเหลี่ยมปากแม่น้ำเป็นของตัวเองและเต็มไปด้วยน้ำ
หลังจากรอนแรมในอวกาศมาเป็นเวลากว่า 7 เดือน ส่วนที่เรียกว่า ครูสเตจจะแยกตัวออกจาก ส่วนลงจอดที่เป็นแคปซูลบรรจุยานสำรวจไว้ภายใน เพื่อเตรียมเข้าสู่ชั้นบรรยากาศ จุดนี้ตัวส่วนการลงจอดจะยิงเครื่องยนต์จรวดปรับทิศทางให้เหมาะสม ก่อนที่จะดีดตัวบาลานซ์เซอร์ออกไปเมื่อเข้าสู่ชั้นบรรยากาศ ส่วนล่างสุดที่เป็นโล่ความร้อน จะป้องกันยานสำรวจจากการเสียดสีกับชั้นบรรยากาศดาวอังคาร อันเป็นกระบวนการลงจอด ตรงนี้จะเป็นช่วงที่เรียกว่า 7 นาทีแห่งความหวาดกลัว (Seven Minutes of Terror)
...
หลังจากฝ่าชั้นบรรยากาศมาได้ 5 นาที ตัวโล่กันความร้อนจะช่วยป้องกันความร้อนจากการเสียดสีกับชั้นบรรยากาศ และลดความเร็วของยานสำรวจให้เหลือไม่ถึง 1,000 กม.ต่อ ชม. ที่จะเป็นจุดที่เหมาะสมต่อการเปิดร่มชูชีพในย่านความเร็วเหนือเสียง จะเปิดออกเพื่อชะลอความเร็วในการร่วงหล่นใช้เวลาในช่วงนี้ 240 วินาที หลังจากเข้าสู่ชั้นบรรยากาศ โดย 210 วินาทีนับจากร่มชูชีพถูกเปิด ตัวโล่ความร้อนจะถูกสลัดออก ยานจะสัมผัสกับชั้นบรรยากาศของดาวอังคารเป็นครั้งแรก ตัวกล้องและระบบเครื่องวัดจะเริ่มทำงาน เรดาร์นำร่องลงจอดจะทำงานหาจุดที่เหมาะสมที่สุด
...
กล้องพิเศษที่ติดมากับยานจะจับรูปแบบภูมิประเทศ เพื่อเปรียบเทียบข้อมูลกับแผนที่ลงจอดหาจุดที่ปลอดภัยที่สุด หลังจากที่ร่มชูชีพลดความเร็วการร่วงหล่นมาเหลือ 320 กม./ชม. เพื่อการลงที่ปลอดภัยยานเพอร์เซเวียแรนซ์ จะปลดตัวเองออกจากฝาครอบ ทำให้ยานร่วงอย่างเป็นอิสระ จากนั้นเครื่องยนต์เจ็ตของส่วนฝาครอบด้านหลัง ที่เป็นเหมือนเจ็ตแพ็คจะจุดเครื่องยนต์จรวดขึ้นทั้ง 8 เครื่องยนต์ ที่ความสูงราว 6,900 ฟิต หรือ 2,100 เมตร ยานจะพาตัวเองไปยังจุดปลอดภัยตามที่คอมพิวเตอร์คำนวณมา โดยระบบนำทางตามภูมิประเทศ (Terrain-Relative Navigation system )
เมื่อส่วนลงจอดลดระดับมาจนถึงช่วงสุดท้ายที่ระยะความสูง 1.7 ไมล์ ตัวเครนลอยฟ้าจะค่อยๆ ชักหย่อนยานเพอร์เซเวียแรนซ์ ลงไปในช่วง 12 วินาทีก่อนถึงพื้น สายเคเบิลความยาว 21 ฟิตจะห้อยลงมาและเพอร์เซเวียแรนซ์จะอยู่ในท่าพร้อมลงจอด ทันทีที่ล้อแตะพื้น สกายเครนจะตัดสายเคเบิลที่ยึดโยงออก แล้วเครนจะพุ่งห่างออกไปจากยานไป เป็นอันสิ้นสุดกระบวนการลงจอด รวมทั้ง 7 นาทีแห่งความหวาดกลัว ที่คนทั่วโลกที่ได้รับชมการถ่ายทอดสดของนาซาจะได้ลุ้นกันไปพร้อมกัน
ยานเพอร์เซเวียแรนซ์ ลงจอดอย่างปลอดภัย
หลังจากการเดินทางมายาวนานถึง 203 วันกับระยะทาง 472 ล้านกิโลเมตรจากโลก การนำยานโรเวอร์สำรวจ 6 ล้อที่มีขนาดพอๆ กับรถยนต์มินิ 1 คันที่หนักราว 1,026 กิโลกรัม ค่อยไปหย่อนลงบนพื้นผิวดาวอังคาร เป็นความลุ้นระทึกของเจ้าหน้าที่ที่คอยติดตามและควบคุมโครงการ ในศูนย์วิจัยไอพ่นขับดันของนาซา NASA JPL หรือ Jet Propulsion Laboratory ที่ทางตอนใต้ของแคลิฟอร์เนีย แน่นอนว่า หุ่นยนต์นักธรณีวิทยา และดาราศาสตร์วิทยาตัวนี้ผ่านการทดสอบมาอย่างหนักตลอด 2 ปีที่พัฒนา ก่อนจะเริ่มการสำรวจ และเมื่อยานเพอร์เซเวียแรนซ์ ส่งข้อมูลและภาพมาว่าลงจอดอย่างปลอดภัย ทุกคนต่างโห่ร้องและปรบมือด้วยความยินดี นี่เป็นความโล่งอกและความสำเร็จที่น่าภูมิใจของทีมงานนาซาที่ นำยานสำรวจจอดบนดาวอังคารได้สำเร็จอีกครั้ง ทำให้บนดาวอังคารมีโรเวอร์ที่ทำงานสำรวจถึง 2 คัน
นายสตีฟ เยิร์คซิค รองผู้อำนวยการนาซา รักษาการ ผอ.นาซา เผยว่า การลงจอดครั้งนี้เป็นหนึ่งในช่วงเวลาที่สำคัญของนาซา และสหรัฐอเมริกาและทั่วโลกในการสำรวจอวกาศ เมื่อเรารู้ว่าเราอยู่ในจุดเริ่มต้นของการค้นพบ และได้เป็นคนที่เหลาดินสอเพื่อจะเขียนตำราใหม่
"ภารกิจของโครงการ มาร์ส 2020 เพอร์เซเวียแรนซ์ ได้แสดงถึงจิตวิญญาณของความพากเพียรพยายามในสถานการณ์ที่มีความท้าทายมากที่สุด อันเป็นการสร้างแรงบันดาลใจและความก้าวหน้าของการสำรวจ ภารกิจนี้แสดงถึงอุดมคติของมนุษย์ ที่มุ่งมั่นสู่อนาคตและจะช่วยเราในการเตรียมความพร้อมสำหรับการสำรวจดาวเคราะห์สีแดงแห่งนี้" รักษาการ ผอ.นาซา กล่าว
สิ่งที่ได้หลังจาก ยานเพอร์เซเวียแรนซ์ ถึงดาวอังคาร
นายโทมัส เซอร์บัคเชน ผู้ช่วยผู้อำนวยการด้านวิทยาศาสตร์ของนาซา กล่าวว่า วันนี้เป็นวันที่พวกเราตื่นเต้นกันมาก เพราะจะมีการเก็บตัวอย่างชุดแรกจากดาวเคราะห์ดวงอื่น บนสถานที่ที่มีการบันทึกข้อมูลไว้อย่างรอบคอบ จะเข้าใกล้โอกาสที่จะนำกลับมายังโลกไปอีกก้าวหนึ่ง นี่ถือเป็นผลจากความภาคเพียรในการพยายามนำหินจากดาวอังคารกลับมายังโลก เราไม่รู้ว่าตัวอย่างเก่าแก่จากดาวอังคารเหล่านี้จะบอกอะไรเราได้บ้าง แต่อะไรก็ตามที่บอกเราถือเป็นสิ่งที่ยิ่งใหญ่ รวมทั้งสิ่งมีชีวิตโบราณที่ครั้งหนึ่งอาจจะมีอยู่นอกโลก
ขณะที่ ไมเคิล วัตกินส์ ผู้อำนวยการของ JPL กล่าวว่า การลงจอดบนดาวอังคารเป็นภารกิจที่ยากเย็นอย่างน่าเหลือเชื่อ และเราภูมิใจกับการได้สานต่อความสำเร็จจากอดีตของเรา แต่ในความพยายามที่ไปสู่ความสำเร็จนี้ รถโรเวอร์สำรวจคันนี้ก็กำลังเดินในะเส้นทางของมันเองที่แสนท้าทาย ในการสำรวจพื้นผิวดาวอังคาร เราไม่ได้สร้างโรเวอร์คันนี้มาเพื่อวิ่งปุเลงปุเลงบนดาวอังคาร แต่มันต้องออกไปค้นหาและรวบรวมตัวอย่างดินและหินดาวอังคาร ที่เป็นตัวอย่างทางวิทยาศาสตร์ที่ดีที่สุดเพื่อส่งกลับมายังโลก เพื่อเป็นการสร้างเวทีในการใช้งานหุ่นยนต์สำรวจ และภารกิจโดยมนุษย์ต่อไป
ทั้งหมดนี้เป็นเพียงแค่การเกริ่นนำของโครงการสำรวจดาวอังคารที่จะเกิดขึ้นในปีนี้ ทุกอย่างมาจากการวางแผน คิดค้นพัฒนา ทุ่มเทมันสมองแรงกายแรงใจ เพื่อทำให้ยานสำรวจ เพอร์เซเวียแรนซ์ โรเวอร์ 6 ล้อ คันนี้ มีประโยชน์สูงสุดในการศึกษาหาสิ่งมีชีวิตบนดาวเคราะห์ยักษ์สีแดง รวมทั้งการได้ทดสอบเทคโนโลยีใหม่ๆ ระบบการทำงานใหม่ๆ เพื่อเตรียมพร้อมในการส่งมนุษย์เดินทางไปยังดาวอังคาร ขณะเดียวกันข้อมูลที่ได้จากยานสำรวจ ก็จะมาช่วยไขปริศนาข้อข้องใจถึงสิ่งมีชีวิตโบราณบนดาวอังคารนั่นเอง.
เรื่องโดย : จุลดิส รัตนคำแปง
ข้อมูลและภาพ : NASA และ Jet Propulsion Laboratory : JPL
: NASA's Perseverance Mars Rover